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JP2007288190A - Structure for generating extreme ultraviolet light from a plasma with high conversion efficiency and minimal contamination generated by an energy beam - Google Patents

Structure for generating extreme ultraviolet light from a plasma with high conversion efficiency and minimal contamination generated by an energy beam Download PDF

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JP2007288190A
JP2007288190A JP2007102703A JP2007102703A JP2007288190A JP 2007288190 A JP2007288190 A JP 2007288190A JP 2007102703 A JP2007102703 A JP 2007102703A JP 2007102703 A JP2007102703 A JP 2007102703A JP 2007288190 A JP2007288190 A JP 2007288190A
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クレプフェル ディートハルト
Kai Gaebel
ゲーベル カイ
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Xtreme Technologies GmbH
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Abstract

【課題】13.5nm付近の波長域のEUV光へのエネルギビーム(4)の効率的な変換を許容し、光学系構成部品および噴射ユニット(13)の高寿命を保証する、エネルギビーム誘導プラズマ(5)によるEUV光の生成の新たな可能性を見出す。
【解決手段】粒子(14)とキャリアガス(15)の混合物を使用する場合に、ターゲット供給装置(1)が一つのガス液化チャンバー(12)を有し、その際、ターゲット材料が、液化キャリアガス(17)中の固形金属粒子(14)の混合物(16)として噴射ユニット(13)に供給されること、および、所定の液滴サイズおよび液滴列(2)を生成するための液滴生成器(131)が備えられ、その際、液滴列(23)を生成するために、前記噴射ユニット(13)に、エネルギビーム(4)のパルス周波数によりトリガされる、周波数に従属して制御可能な手段(132;135、136、137、138;31、32)が接続される。
【選択図】図1
An energy beam induced plasma that allows efficient conversion of an energy beam (4) into EUV light in a wavelength region near 13.5 nm and ensures a long life of an optical system component and an injection unit (13). Find new possibilities for EUV light generation by (5).
When a mixture of particles (14) and a carrier gas (15) is used, the target supply device (1) has one gas liquefaction chamber (12), in which the target material is liquefied carrier. Drops to be supplied to the jet unit (13) as a mixture (16) of solid metal particles (14) in a gas (17) and to produce a predetermined drop size and drop row (2) A generator (131) is provided, in which the ejection unit (13) is triggered by the pulse frequency of the energy beam (4) to generate a droplet train (23), depending on the frequency. Controllable means (132; 135, 136, 137, 138; 31, 32) are connected.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、エネルギビームにより生成される変換効率が高いプラズマから極紫外線(EUV)光を生成するための、エネルギのパルスビームがプラズマ生成チャンバー内でターゲットとの相互作用位置に向けられ、またターゲット供給装置が、発光効率の良いターゲット材料の粒子と、少なくとも一つのキャリアガスとの混合物を形成するための混合チャンバー、ならびに、発光効率の良いターゲット材料を、エネルギパルスによって放射線に変換可能な分量だけ供給できるようにするために、それぞれ所定のターゲット体積をプラズマ生成チャンバー内に配量して放出するための噴射ユニットを有している構造に関する。本発明は特に、半導体チップを製造するためのEUVリソグラフィの光源に適用されるものである。   The present invention is directed to generating an extreme ultraviolet (EUV) light from a plasma with high conversion efficiency generated by an energy beam and directed to an interaction position with the target in the plasma generation chamber. A supply device forms a mixture of particles of target material with high luminous efficiency and at least one carrier gas, and an amount capable of converting the target material with high luminous efficiency into radiation by an energy pulse. The present invention relates to a structure having an injection unit for metering and discharging a predetermined target volume into a plasma generation chamber in order to enable supply. The present invention is particularly applicable to a light source for EUV lithography for manufacturing semiconductor chips.

公知である「クリーンな燃料」(例えばキセノン等のターゲット材料)は、その変換効率((レーザ)励起エネルギに対する所望のEUVスペクトル帯域で放射されるエネルギの比)が1%程度にしか過ぎないために、エネルギのパルスビームにより励起されて13.5nm付近のEUVスペクトル帯域で放射されるプラズマに基づきEUV光を生成するためには、十分に効率的なものとはいえない。このクリーンな燃料とは、光源の成分により(特に光学系の)表面に発生する「曇り」が皆無であること、すなわち表面に生成される析出物(汚染)が皆無であることを意味している。13.5nm付近のEUVを生成するためには、金属のターゲット材料(例えば元素周期表の第五周期の第IV族から第VII族までの元素)の方がそれよりも遥かに効率的(例えば錫の変換係数は約3%)ではあるが、これは「曇り」を来たし、すなわちプラズマ励起の際にデブリを発生し、それにより光源の特に光学系構成部品の表面に、何よりも特に析出を来たすほか、そのアプレーションも来たしてしまう。それ以外にも発光プラズマに変換されない未燃ターゲット粒子の高い運動エネルギに起因して生じるアプレーションプロセス(光学系表面の腐食)は、金属のターゲット材料と比べると「クリーンな燃料」(例:キセノン)の方が格段と僅かである。   Known "clean fuels" (for example target materials such as xenon) have a conversion efficiency (ratio of energy emitted in the desired EUV spectral band to (laser) excitation energy) of only about 1%. Furthermore, it is not efficient enough to generate EUV light based on plasma excited by an energy pulse beam and emitted in the EUV spectral band near 13.5 nm. This clean fuel means that there is no “cloudiness” generated on the surface (particularly in the optical system) due to the components of the light source, that is, there is no precipitate (contamination) generated on the surface. Yes. In order to generate EUV near 13.5 nm, metal target materials (for example, elements from Group IV to Group VII in the fifth period of the Periodic Table of Elements) are much more efficient (for example, Although the conversion coefficient of tin is about 3%), it is "cloudy", i.e. it generates debris upon plasma excitation, which causes, among other things, precipitation on the surface of the light source, especially on the optical components. In addition to coming, the application will come. In addition, the application process (corrosion of the optical system surface) caused by the high kinetic energy of the unburned target particles that are not converted into luminescent plasma is a “clean fuel” (eg xenon) compared to metal target materials. ) Is much less.

純錫(Sn)は、13.5nm±2%付近の広帯域スペクトル(半導体リソグラフィのために所望されるスペクトル帯域、いわゆる「帯域内EUV光」)をもたらすが、半導体リソグラフィのために所望されるEUVスペクトル帯域外(いわゆる「帯域外EUV光」)の占める比率も有意なものとなっている。この「帯域外」光の部分は、ソースの光学系およびその他の構成部品の加熱に不要に寄与するために、望ましくない。   Pure tin (Sn) provides a broad spectrum around 13.5 nm ± 2% (the desired spectral band for semiconductor lithography, so-called “in-band EUV light”), but the desired EUV for semiconductor lithography. The ratio of the out-of-spectrum band (so-called “out-of-band EUV light”) is also significant. This “out-of-band” light portion is undesirable because it contributes unnecessarily to heating the source optics and other components.

金属を含有したターゲットを利用するために、従来技術においては、レーザにより生成したスポット状のプラズマ用のドロップレットターゲットとして、金属溶液を室温で使用することが知られるようになっている。これについては特許文献1に、金属溶液として、金属の塩化物、臭化物、硫化物、および窒化物の溶解液、ならびに有機金属溶液など、特に銅化合物および亜鉛化合物が説明されるが、これらは、デブリをほとんど発生しないために、光学系構成部品の周辺に損傷をもたらすことなく適用することができる。もっとも生成される放射線は、EUVリソグラフィの上記要件の主意においてはむしろ「帯域外」光の部分として分類される11.7nmから13nmの範囲に実質的に限られている。特許文献2には、これと同じ事情が、ほかにも錫化合物、特に塩化錫を追加して説明されている。   In order to use a metal-containing target, it is known in the prior art that a metal solution is used at room temperature as a spot target for spot plasma generated by a laser. In this regard, Patent Document 1 describes, as metal solutions, metal chloride, bromide, sulfide, and nitride solutions, and organometallic solutions, particularly copper compounds and zinc compounds. Since almost no debris is generated, the present invention can be applied without causing damage around the optical system component. The radiation produced, however, is substantially limited to the 11.7 nm to 13 nm range, which is classified as part of the “out-of-band” light in the spirit of the above requirements of EUV lithography. In Patent Document 2, the same situation is explained by adding a tin compound, particularly tin chloride.

特許文献3に開示されるように、ドロップレットを(例えば錫の化合物またはナノ粒子の)液体として噴射することにより、変換可能なターゲット材料の量を制限することが可能である。しかしそのための公知であるキャリア液ないしは溶媒は皆、光学系を損傷する成分(炭素:曇り、酸素:酸化)を含有する点が短所となっている。   As disclosed in U.S. Patent No. 6,047,033, it is possible to limit the amount of target material that can be converted by injecting the droplets as a liquid (e.g., tin compound or nanoparticles). However, all known carrier liquids or solvents for this purpose are disadvantageous in that they contain components (carbon: cloudy, oxygen: oxidation) that damage the optical system.

特許文献4には、X線およびEUV光の生成装置が説明されるが、そこでは最小限の(レーザ波長程度の大きさの)ドロップレットのターゲット密度を増大する目的で、原子密度が>10原子/cmであるミストが発生されるとしている。そこではターゲット密度の改善が、電磁式に切換え可能な弁を、昇温用の加熱手段を備えた膨張通路を介して超音波ノズルに接続することにより、過飽和蒸気を発生して、このターゲットノズルからプラズマ生成工程に脈動式に供給することによって、液体ターゲットを非反応性のガス中に取り込むことにより、もたらされるようになっている。ここでは配量の手順が複雑である点、またターゲットノズルから出た後にターゲット密度が急速に低下する点が短所となっている。 Patent Document 4 describes an X-ray and EUV light generator, in which the atomic density is> 10 for the purpose of increasing the target density of the minimum (on the order of the laser wavelength) droplets. It is assumed that a mist of 8 atoms / cm 3 is generated. The target density is improved by connecting a valve that can be switched to an electromagnetic type to an ultrasonic nozzle via an expansion passage provided with a heating means for raising the temperature. Is supplied to the plasma generation process in a pulsating manner by bringing the liquid target into a non-reactive gas. The disadvantage here is that the dispensing procedure is complicated and that the target density rapidly decreases after exiting the target nozzle.

特許文献5および6に説明されるようなキャリアガス中のナノ粒子の気相噴射は、粒子を含有した「ガス雲」がかなり急速に膨張し、その結果、噴射地点から少し距離(1cm程度)をおいただけで、例えばレーザによる効率的な励起のためには密度が小さくなり過ぎるために、濃縮状態は一般に不十分なものとなってしまう。このため励起は噴射口付近で行われなければならず、またエネルギの完全な変換のために不可欠な量への粒子量の制限についても、簡単に実現するのは不可能である。   In the gas phase injection of nanoparticles in a carrier gas as described in Patent Documents 5 and 6, the “gas cloud” containing the particles expands fairly rapidly, and as a result, a little distance (about 1 cm) from the injection point. As a result, for example, the density becomes too small for efficient excitation by a laser, for example, so that the concentrated state is generally insufficient. For this reason, excitation must be performed in the vicinity of the injection port, and the restriction of the amount of particles to a quantity that is essential for complete conversion of energy cannot be easily realized.

固体ターゲット材料の配量の可能性については、いずれにせよ特許文献7に開示されている。そこにはチャンバ系が備えられ、第1のチャンバにおいてガス中で固形または液状のターゲットクラスタの混合が行われる。そこから第2のチャンバにおいて「集束質量流」が発生され、これが周期的に開口する閉止装置を通り、脈動式の質量流としてプラズマが生成される第3のチャンバに到達することによって、レーザパルス毎に必要量の変換可能なターゲット材料を準備し、それによりプラズマチャンバ内の変換されないターゲット材料の比率を低減するようにしている。第2チャンバにおいて閉止装置によりブロックされたターゲット材料は吸引され、それにより再利用に供されるようになっている。   The possibility of the distribution of the solid target material is disclosed in Patent Document 7 anyway. There is a chamber system in which the solid or liquid target clusters are mixed in the gas in the first chamber. From there a “focused mass flow” is generated in the second chamber, which passes through a periodically opening closure device and reaches the third chamber where the plasma is generated as a pulsating mass flow, whereby the laser pulse Each time a necessary amount of convertible target material is prepared, thereby reducing the proportion of unconverted target material in the plasma chamber. The target material blocked by the closure device in the second chamber is aspirated and thereby made available for reuse.

米国特許第6,831,963号明細書US Pat. No. 6,831,963 米国特許出願公開第2004/0208286号明細書US Patent Application Publication No. 2004/0208286 国際特許出願公開第2002/46839号明細書International Patent Application Publication No. 2002/46839 国際特許出願公開第2004/056158号明細書International Patent Application Publication No. 2004/056158 欧州特許発明第0858249号明細書European Patent No. 0858249 米国特許出願公開第2004/84592号明細書US Patent Application Publication No. 2004/84592 国際特許出願公開第2004/084592号明細書International Patent Application Publication No. 2004/088452

本発明が解決しようとする課題は、金属ターゲット材料の使用時に、余剰ターゲット材料に起因して発生するデブリにより後に続く光学系構成部品を損傷することなく、13.5nm付近の波長域のEUV光へのエネルギビームの効率的な変換を許容する、エネルギビーム誘導プラズマによるEUV光の生成の新たな可能性を見出すことにある。さらに噴射装置の高寿命を保証するために、ターゲット材料の供給方式により、噴射装置から大きな距離をおいた放射線の生成が実現されるようにする。   The problem to be solved by the present invention is that when a metal target material is used, EUV light in the wavelength region near 13.5 nm without damaging subsequent optical components due to debris generated due to the surplus target material. It is to find new possibilities for the generation of EUV light by an energy beam induced plasma that allows an efficient conversion of the energy beam into. Furthermore, in order to guarantee the long life of the injection device, generation of radiation at a large distance from the injection device is realized by the supply method of the target material.

本発明のさらに拡張した課題は、
(a)約1μmのレーザ光の効率的な吸収に適しており、
(b)スペクトルの発光帯域を13.5nmに狭めるのに寄与し、
(c)金属ターゲットの持分以外に、機能にとり重要なソース構成部品を損傷する成分が一切含有していない、
金属ターゲット材料の噴射方式を見出すことにある。
A further extension of the present invention is
(A) Suitable for efficient absorption of laser light of about 1 μm,
(B) contributing to narrowing the emission band of the spectrum to 13.5 nm,
(C) In addition to the stake in the metal target, it does not contain any components that damage source components important for function,
The object is to find a jetting method of a metal target material.

この課題は本発明により、エネルギビームにより生成される変換効率が高いプラズマから極紫外線を生成するための、エネルギのパルスビームがプラズマ生成チャンバー内でターゲットとの相互作用位置に向けられ、またターゲット供給装置が、発光効率の良いターゲット材料の粒子と、少なくとも一つのキャリアガスとの混合物を形成するための混合チャンバー、ならびに、発光効率の良いターゲット材料を、エネルギパルスによって放射線に変換可能な分量だけ供給できるようにするために、それぞれ所定のターゲット体積をプラズマ生成チャンバー内に配量して放出するための噴射ユニットを有している構造において、ターゲット供給装置が一つのガス液化チャンバーを有すること、またその際にはターゲット材料が、液化キャリアガス中の固形金属粒子の混合物として、噴射ユニットに供給されること、および、噴射ユニットが、所定の液滴サイズおよび液滴列を生成するための、ノズル室とターゲットノズルとを備えた液滴生成器を有すること、またその際には時間制御された液滴の列を生成するために、噴射ユニットに、エネルギビームのパルス周波数によりトリガされる、周波数に従属して制御可能な手段が接続されることにより、解決される。   This object is achieved by the present invention in which a pulsed beam of energy is directed to an interaction position with a target in a plasma generation chamber for generating extreme ultraviolet rays from a plasma having a high conversion efficiency generated by the energy beam, and supplying the target. The device supplies a mixing chamber for forming a mixture of particles of target material with good luminous efficiency and at least one carrier gas, as well as an amount of target material with high luminous efficiency that can be converted into radiation by an energy pulse. In order to be able to do so, the target supply device has one gas liquefaction chamber in a structure having an injection unit for metering and discharging a predetermined target volume into the plasma generation chamber. In that case, the target material is liquefied carrier gas. Droplet generation with a nozzle chamber and a target nozzle to be supplied to the injection unit as a mixture of solid metal particles therein and for the injection unit to generate a predetermined droplet size and row of droplets In order to produce a time-controlled row of droplets, the jetting unit is connected to the jetting unit by means of a frequency-dependent controllable trigger triggered by the pulse frequency of the energy beam. Is solved.

液化チャンバーは、固形粒子がキャリアガスと混合されて液化チャンバーに送られるように、混合チャンバーに後置されると有利であり、液化チャンバーは、この粒子‐ガス混合物を液化するように構成される。   The liquefaction chamber is advantageously placed after the mixing chamber so that the solid particles are mixed with the carrier gas and sent to the liquefaction chamber, the liquefaction chamber being configured to liquefy this particle-gas mixture. .

別の好適な変形例においては、液化チャンバーが混合チャンバーに前置され、そのため液化チャンバーはクリーンなキャリアガスを液化するように、また混合チャンバーは固形粒子をこの液化キャリアガスと混合するように構成される。   In another preferred variant, the liquefaction chamber is placed in front of the mixing chamber, so that the liquefaction chamber is configured to liquefy clean carrier gas and the mixing chamber is configured to mix solid particles with this liquefied carrier gas. Is done.

発光効率の良い固形粒子は、錫、錫化合物、リチウムまたはリチウム化合物から成ると有利である。その際にこの固形粒子は10μm未満、好ましくはナノメートル台のサイズを有することが好ましく、このため以下ではこれを(一般性を制約することなく)ナノ粒子と呼ぶ。   The solid particles having good luminous efficiency are advantageously composed of tin, a tin compound, lithium or a lithium compound. In this case, the solid particles preferably have a size of less than 10 μm, preferably in the nanometer range, and are therefore referred to below as nanoparticles (without constraining generality).

キャリアガスとしては、窒素や希ガスなどの不活性ガスが使用されると有利である。非常に適しているのはアルゴンである。EUVの発光スペクトル帯域幅を13.5nm付近に制限する、すなわち帯域外光を抑制するためには、主成分として選択されるそのようなキャリアガスにさらに追加して軽希ガス(例えばヘリウム、ネオン)が添加されると好適である。   As the carrier gas, it is advantageous to use an inert gas such as nitrogen or a rare gas. Very suitable is argon. In order to limit the emission spectrum bandwidth of EUV to around 13.5 nm, that is, to suppress out-of-band light, in addition to such a carrier gas selected as the main component, a light noble gas (eg, helium, neon) ) Is preferably added.

噴射ユニットから噴き出される個別ターゲット(液滴)の直径は、0.01mmから0.5mmの間であると有利である。
余剰ターゲット材料による汚染を低減するためには、噴射ユニットのターゲットノズルに、個別ターゲットを取り除くための手段が後置されると非常に有用であり、それにより個別ターゲットが相互作用位置に到達する振動数周期がエネルギビームのパルス周波数と正確に一致することが判明している。
The diameter of the individual targets (droplets) ejected from the ejection unit is advantageously between 0.01 mm and 0.5 mm.
In order to reduce contamination by surplus target material, it is very useful if the target nozzle of the injection unit is followed by means for removing the individual target, so that the vibration of the individual target reaching the interaction position It has been found that several periods exactly match the pulse frequency of the energy beam.

そのために有利な第1の変形例においては、噴射ユニットのターゲットノズルに、ターゲットノズルから放出される液滴列から不要な個別ターゲットを選択により脇へ偏向するための、電気式または磁気式の偏向手段が後置されている。   In a first variant that is advantageous for this purpose, an electric or magnetic deflection is used to selectively deflect unwanted individual targets to the target nozzle of the ejection unit from the droplet stream emitted from the target nozzle. Means are postponed.

個別ターゲットを除去するための第2の実施例においては、噴射ユニットのターゲットノズルの下流側に、ターゲットノズルから供給される液滴列から個別ターゲットを所定の形式で遮蔽したり通過させたりするための機械式閉止手段(例えば機械式フラップ、チョッパホイール)が備えられるようになっている。   In the second embodiment for removing the individual target, the individual target is shielded or passed in a predetermined form from the droplet row supplied from the target nozzle downstream of the target nozzle of the ejection unit. These mechanical closing means (for example, mechanical flaps, chopper wheels) are provided.

第3の変形例は、噴射ユニットの内部に、液滴を一つ一つ噴き出すためにノズル室の圧力を必要に応じて短時間上昇できるようにするための、ノズル室に隣接して配置される圧力変調器を有するターゲット生成器、ならびに、プラズマ生成チャンバーよりも高い、混合チャンバーにおけるガス供給のガス圧に適合化された圧力を維持するようになっている、ターゲットノズルに前置されるノズル前室を有している。ターゲットノズルを取り囲むノズル前室内の圧力がこのように適合化されることによって、圧力変調器により脈圧が発生されない限り、ターゲットノズルからのターゲット材料の望ましくない滴下が防止される。ノズル前室内の適切な圧力適合化のために、混合チャンバーにおけるガス供給圧は、ノズル前室内よりも若干高め(0.5〜1bar程度高圧)に調整されると好ましい。   The third modified example is arranged adjacent to the nozzle chamber so that the pressure in the nozzle chamber can be increased for a short time as needed in order to eject droplets one by one inside the ejection unit. A target generator with a pressure modulator and a nozzle in front of the target nozzle adapted to maintain a pressure adapted to the gas pressure of the gas supply in the mixing chamber higher than the plasma generation chamber Has an anterior chamber. This adaptation of the pressure in the nozzle chamber surrounding the target nozzle prevents unwanted dripping of the target material from the target nozzle, unless a pressure modulator generates pulse pressure. In order to appropriately adjust the pressure in the nozzle front chamber, the gas supply pressure in the mixing chamber is preferably adjusted to be slightly higher (high pressure of about 0.5 to 1 bar) than that in the nozzle front chamber.

液状の粒子‐ガス混合物を調製するためには、リザーバ内に十分量の粒子を用意して、プラズマ生成チャンバー内への連続噴射のために切換え可能であるようにターゲット生成器に直列に接続される、複数の平行に配置される混合チャンバーに粒子が送られるようしても好適である。   To prepare a liquid particle-gas mixture, a sufficient amount of particles are prepared in the reservoir and connected in series to the target generator so that it can be switched for continuous injection into the plasma generation chamber. It is also preferable that the particles are sent to a plurality of mixing chambers arranged in parallel.

さらに別の有利な変形例においては、一つの混合チャンバー内に粒子がキャリアガスと混合された状態で存在しており、またこの混合チャンバーには、さらにもう一つのキャリアガス供給管との管路接続点が後置されており、その際にこの接続点に取り廻される供給管の少なくとも一方が流量調整器を有しており、この流量調整器が、ガス流中の粒子の分量を算出するようになっている、接続点に後置される測定装置により制御されることによって、混合されたキャリアガスとクリーンなキャリアガスが所望の混合比に調整されるようにしている。そこでは混合比を制御するためのこの測定装置が、散乱光を測定する光学ユニットであることが好ましい。   In a further advantageous variant, the particles are present in one mixing chamber in a mixed state with a carrier gas, and this mixing chamber has a conduit with another carrier gas supply pipe. A connection point is provided downstream, at which time at least one of the supply pipes routed to this connection point has a flow regulator, which calculates the amount of particles in the gas stream. The mixed carrier gas and the clean carrier gas are adjusted to a desired mixing ratio by being controlled by a measuring device placed behind the connection point. In this case, the measuring device for controlling the mixing ratio is preferably an optical unit for measuring scattered light.

プラズマ励起に必要なエネルギのパルスビームは、少なくとも一つのレーザ光、電子ビーム、またはイオンビームから成るとよい。
本発明の基本的な考え方は、金属のターゲット材料、特に錫を、エネルギのパルスビームを用いて励起する場合は、照射される励起エネルギが、所望される13.5nm付近の放射帯域に非常に効率的に変換される(変換効率は従来使用されているキセノンの3倍)という考察に基づくものである。もっとも金属については、これをEUVリソグラフィ用の光源に導入できるのは、汚染から十二分に免れることを保証できる場合に限られているが、これは、周知であるように発光するターゲット材料を放射線の生成に不可欠な量に制限することにより、達成することができる。
The pulse beam of energy necessary for plasma excitation may be composed of at least one laser beam, electron beam, or ion beam.
The basic idea of the present invention is that when a metallic target material, especially tin, is excited using a pulsed beam of energy, the irradiated excitation energy is very high in the desired emission band around 13.5 nm. It is based on the consideration that it is efficiently converted (conversion efficiency is three times that of xenon that is conventionally used). For metals, however, it can only be introduced into a light source for EUV lithography if it can be guaranteed that it is sufficiently immune from contamination. This can be achieved by limiting the amount that is essential for the generation of radiation.

本発明は、この問題を、固形金属粒子(粒径<10μmの「ナノ粒子」)と不活性キャリアガスとの混合物の形成を、ガス液化、およびプラズマ生成チャンバー内への配量された液滴の噴射と組み合わせることにより解決する。   The present invention addresses this problem by forming a mixture of solid metal particles (“nanoparticles” of particle size <10 μm) and an inert carrier gas, gas liquefaction, and dispensed droplets into a plasma generation chamber. It solves by combining with the injection of.

固形金属粒子とキャリアガスから成る液状混合物を、液滴生成器の形状をとる噴射装置を利用してプラズマ生成チャンバー内に供給することにより、(バッファガスに対し)ターゲット密度の本質的な増大、およびターゲットのエネルギビームとの相互作用位置の噴射地点からの距離の大幅な拡大が可能となり、それにより一方では放射量(変換効率)が、他方では汚染(デブリによる噴射ノズルの損傷)が格段と低減されるようになる。   A substantial increase in target density (relative to the buffer gas) by supplying a liquid mixture of solid metal particles and carrier gas into the plasma generation chamber using a jet device in the form of a droplet generator; And the distance of the target energy beam interaction position from the injection point can be greatly increased, so that radiation (conversion efficiency) on the one hand and contamination (injection nozzle damage due to debris) on the other hand are markedly increased. Will be reduced.

それ自体は光学系を損傷する成分を一切含有していない希ガスまたは窒素をキャリア媒質として使用することにより、上述のように生成される液状ターゲット材料から新たな汚染が発生することも皆無である。発光体としては、Snナノ粒子が使用されることが好ましく、メインのキャリアガスに軽キャリアガス(ヘリウムおよび/またはネオン)を添加することにより、半導体リソグラフィにとり望ましくないEUV帯域外のスペクトル帯域が十二分に抑制されるようになる。   By using a rare gas or nitrogen that does not contain any component that itself damages the optical system as a carrier medium, no new contamination is generated from the liquid target material produced as described above. . As the light emitter, Sn nanoparticles are preferably used. By adding a light carrier gas (helium and / or neon) to the main carrier gas, a spectrum band outside the EUV band which is undesirable for semiconductor lithography can be sufficiently increased. Suppressed in half.

粒子の添加には、液化希ガスまたは液化窒素を直接使用することもできる。
本発明にしたがった解決策により、13.5nm付近の波長域のEUV光へのエネルギビームの効率的な変換を許容する、エネルギビーム誘導プラズマによるEUV光の生成が可能となり、またその際には余剰ターゲット材料により、後に続く光学系構成部品がさらに損傷されることはない。ほかにも噴射装置からのプラズマの距離を大きくとることができることにより、噴射装置の高寿命化および放射線生成の高安定化が保証されるようになる。
A liquefied noble gas or liquefied nitrogen can also be used directly for the addition of particles.
The solution according to the invention makes it possible to generate EUV light by means of an energy beam induced plasma, which allows efficient conversion of the energy beam into EUV light in the wavelength region around 13.5 nm. Excess target material does not further damage subsequent optical components. In addition, since the distance of the plasma from the injection device can be increased, the life of the injection device and the stabilization of radiation generation can be ensured.

次に本発明を実施例に基づき詳しく説明する。
EUV光源は、ターゲット供給装置1を有しており、ターゲット供給装置1は、その基本構造において―図1に概略的に示されるように―混合チャンバー11、液化チャンバー12、および噴射ユニット13を含んでいる。そこでは噴射ユニット13に、液滴生成器131、圧力変調器132、ターゲットノズル133、およびノズル室134が含まれている。
Next, the present invention will be described in detail based on examples.
The EUV light source has a target supply device 1, which in its basic structure—as schematically shown in FIG. 1—includes a mixing chamber 11, a liquefaction chamber 12, and a jet unit 13. It is out. Therein, the ejection unit 13 includes a droplet generator 131, a pressure modulator 132, a target nozzle 133, and a nozzle chamber 134.

混合チャンバー11では、EUVスペクトル域(13.5nm付近)で発光効率の良い金属または金属化合物、例えば錫またはリチウム(またはほかにも好ましくはその酸化物であるSnO、SnO、LiO、LiO)などから成る固形粒子14と、クリーンな(すなわち発光粒子のない)キャリアガス15、例えば希ガスや窒素などが一緒にされて混合される。そこから生じる粒子を含有した混合物16は液化チャンバー12に送られ、そこでは低温(T<173K)、圧力>1barで液化が行われる。高いEUV生成効率(≒3%)を達成するためには、Sn粒子(個々の粒子サイズは最大で10μm)が添加されることが好ましい。しかし別の元素(例:リチウム)または化合物(好ましくは錫化合物またはリチウム化合物)を添加することも可能である。 In the mixing chamber 11, a metal or a metal compound having good luminous efficiency in the EUV spectral region (around 13.5 nm), for example, tin or lithium (or other oxides thereof, preferably SnO, SnO 2 , LiO, LiO 2 ). The solid particles 14 composed of the above and the like, and a clean (that is, no luminescent particles) carrier gas 15, such as a rare gas or nitrogen, are mixed together. The mixture 16 containing the particles resulting therefrom is sent to the liquefaction chamber 12, where liquefaction takes place at low temperature (T <173K) and pressure> 1 bar. In order to achieve high EUV generation efficiency (≈3%), it is preferable to add Sn particles (individual particle size is 10 μm at maximum). However, it is also possible to add other elements (eg lithium) or compounds (preferably tin compounds or lithium compounds).

気相キャリアガス15への粒子14の添加は、―図1に概略的に示されるように―粒子14とキャリアガス15が混合チャンバー11内で一緒にされるように構成される。粒子技術から、用意されているばら積み状態の粒子をばらし、これを配量してガス粒中に装入するための方法が幾つか知られている。可能性の一つとして、特殊な回転ブラシによりばら積み状態の粒子から粒子を一つずつ剥ぎ取って、ブラシをなでつけるキャリアガス流に引き渡す方法がある。しかし粒子14は、一つの混合チャンバー11内に十分な量で存在するようにしてもよく、その場合はEUVソースの連続運転のために、並列に接続される複数の混合チャンバー11間での切換えが行われる。固形粒子14は、後ほど図5に関する実施例について詳しく説明されるように、既に存在している液化ガス17中に添加することも可能である。   The addition of the particles 14 to the gas phase carrier gas 15 is configured so that the particles 14 and the carrier gas 15 are brought together in the mixing chamber 11—as schematically shown in FIG. From particle technology, several methods are known for breaking up prepared bulk particles and metering them into a gas particle. One possibility is to use a special rotating brush to remove the particles from the bulk particles one by one and deliver them to a carrier gas stream that strokes the brush. However, the particles 14 may be present in a sufficient amount in one mixing chamber 11, in which case switching between a plurality of mixing chambers 11 connected in parallel for continuous operation of the EUV source. Is done. The solid particles 14 can also be added to the liquefied gas 17 already present, as will be described in detail later with respect to the embodiment with reference to FIG.

粒子を含有した液化ガス17は、噴射ユニット13に供給されて、ノズル室134内に導入される。圧力変調器132(例:ピエゾアクチュエータ)の助けを借りて、ターゲットノズル133を通り、液化ガス17の自然滴下の振動数周期に共応して、安定した連続液滴列2がターゲット軸21に沿ってプラズマ生成チャンバー3内に放出される。ターゲット軸21には、所望の相互作用位置41にエネルギビーム4が向けられ、その連続するパルスにより、個別ターゲット23(液滴)が一つずつ、これが相互作用位置41を通過する際に、EUV発光プラズマ5に励起される。   The liquefied gas 17 containing particles is supplied to the injection unit 13 and introduced into the nozzle chamber 134. With the help of a pressure modulator 132 (for example, a piezo actuator), a stable continuous droplet train 2 passes through the target nozzle 133 and corresponds to the frequency period of natural dripping of the liquefied gas 17 to the target shaft 21. Along the inside of the plasma generation chamber 3. The energy beam 4 is directed to a desired interaction position 41 on the target axis 21, and EUV is generated when the individual target 23 (droplet) passes through the interaction position 41 one by one by the continuous pulse. Excited by the light emitting plasma 5.

ターゲット供給装置1は、噴射ユニット13のケースによりプラズマ生成チャンバー3内に組み込まれており、その際に噴射ユニット13のターゲットノズル133を取り囲んでいるケースが、ノズル前室135を構成することによって、真空引きされたプラズマ生成チャンバー3に対して一段と高い圧力が設定され、それにより液化ガスの流出および液滴の生成が安定化されるようにしている。   The target supply device 1 is incorporated in the plasma generation chamber 3 by the case of the injection unit 13, and the case surrounding the target nozzle 133 of the injection unit 13 at that time constitutes the nozzle front chamber 135, An even higher pressure is set for the evacuated plasma generation chamber 3, thereby stabilizing the outflow of liquefied gas and the generation of droplets.

ターゲット供給装置1は、どこか別の位置のところで、例えば液化チャンバー12と噴射ユニット13の間、または混合チャンバー11と液化チャンバー12の間の供給管のところで、プラズマ生成チャンバー3内に挿入されるようにしてもよい。   The target supply device 1 is inserted into the plasma generation chamber 3 at some other position, for example, between the liquefaction chamber 12 and the jet unit 13 or at a supply pipe between the mixing chamber 11 and the liquefaction chamber 12. You may do it.

図1においては、(一般性を制約することなく)まず数珠つなぎになった液滴ジェット22が発生され、これがターゲットノズル133から出た直後に、個別ターゲット(液滴)23から成る安定した連続する列に移行することによって、個別ターゲット23の液滴列2が自然滴下の振動数周期に共応して生成されるようになっている。この場合は通常(図1に概略的に示されるように)エネルギのそれぞれのパルスビーム4が全ての個別ターゲット23に当たるとは限らない。しかし、利用されずに相互作用位置を通過して飛来した、ターゲット軸21の末端の、真空ポンプ(図示せず)に連結された回収容器の中の液滴23は、ほぼ無傷状態で、これを吸い出すことができる。   In FIG. 1, a droplet jet 22 is first formed in a daisy chain (without constraining generality) and immediately after it exits the target nozzle 133, a stable series of individual targets (droplets) 23. By shifting to the row, the droplet row 2 of the individual target 23 is generated in association with the frequency period of natural dripping. In this case, each pulse beam 4 of energy usually does not hit all individual targets 23 (as schematically shown in FIG. 1). However, the droplet 23 in the recovery container connected to the vacuum pump (not shown) at the end of the target shaft 21 that has passed through the interaction position without being used is almost intact. Can be sucked out.

粒子を含有した液化ガス17の噴射は、所望のサイズの液滴23が形成されるように行われ、液滴23は通例、相互作用位置41に達したときには、液化ガス17のプラズマ生成チャンバー3の真空中への噴射時に、すなわち(高圧の)ノズル前室135から出た後に断熱膨張されてその際に凍結するために、固化した小球となっている。   The jetting of the liquefied gas 17 containing particles is performed so that droplets 23 of a desired size are formed. When the droplets 23 reach the interaction position 41, the plasma generation chamber 3 of the liquefied gas 17 is usually used. In this case, the spheres are solidified in order to be adiabatically expanded after being ejected into the vacuum, that is, after exiting from the (high-pressure) nozzle front chamber 135 and to freeze at that time.

液滴23のサイズは、励起エネルギのパルスビーム4の前以て定められたエネルギにより放射プラズマ5に最適励起される混合物の量により定義される。その際に液化ガス17中の固形粒子14の分量は、EUV生成効率およびスペクトル幅が最適化されるように調整される。それによりここで想定されるSn粒子14については、量制限が達成される、すなわちプラズマ生成チャンバー3内のSn量が、放射線の生成に必要な量に制限されるために、不十分な励起の結果デブリとして光源の構成部品を損傷しかねない、金属の余剰ターゲット材料が、プラズマ生成チャンバー3内に一切残らないようになる。   The size of the droplet 23 is defined by the amount of mixture that is optimally excited in the radiant plasma 5 by the predetermined energy of the pulse beam 4 of excitation energy. At that time, the amount of the solid particles 14 in the liquefied gas 17 is adjusted so that the EUV generation efficiency and the spectral width are optimized. Thereby, for the Sn particles 14 envisaged here, a quantity limitation is achieved, i.e. the amount of Sn in the plasma generation chamber 3 is limited to the quantity necessary for the generation of radiation, so that insufficient excitation As a result, no metal surplus target material remains in the plasma generation chamber 3 which could damage the light source components as debris.

キャリアガス15(Nまたは希ガス)は、光学系を損傷する可能性があるとしたら、それはせいぜいその粒子の運動エネルギによるものである。そのようなスパッタリングプロセスは、簡単に抑止することが可能であり、キセノンに基づくEUVソースについては、例えばプラズマ5と集光光学系との間にスパッタリングを阻止するガス(例:アルゴンの直交流)を吹き込むことにより抑止することが知られている。いずれにせよキャリアガス15自体は、炭素(C)や酸素(O)などの光学系を損傷する成分を一切含有していない。 If the carrier gas 15 (N 2 or noble gas) can damage the optical system, it is at best due to the kinetic energy of the particles. Such a sputtering process can be easily suppressed, and for xenon-based EUV sources, for example, a gas that prevents sputtering between the plasma 5 and the collection optics (eg, a cross flow of argon). It is known to suppress by blowing. In any case, the carrier gas 15 itself does not contain any component that damages the optical system such as carbon (C) or oxygen (O 2 ).

粒子を含有した液体状の混合物16を噴射することにより、ターゲットノズル133、生成されたEUV光を集束するための集光光学系(図示せず)など、システムの全ての重要構成部品からの、放射線生成地点(プラズマ5)の非常に大きい距離を達成することができる。距離が大きいことにより、これらの構成部品の高寿命化がもたらされる。特にターゲットノズル133についても、プラズマ5からの熱放射および粒子放射による損傷(腐食)が大幅に低減されるために、相互作用位置41においてより長い運転時間にわたるターゲットの安定した供給を達成することができる。   By injecting a liquid mixture 16 containing particles, from all the critical components of the system, such as the target nozzle 133, a condensing optics (not shown) for focusing the generated EUV light, A very large distance of the radiation generation point (plasma 5) can be achieved. The large distance results in a long life for these components. Particularly for the target nozzle 133 as well, the damage (corrosion) due to thermal radiation and particle radiation from the plasma 5 is greatly reduced, so that a stable supply of the target over a longer operating time at the interaction position 41 can be achieved. it can.

金属の「燃料」(固形ターゲット)には曇りをもたらす性質があるために、その量は放射線の生成に必要な量に制限されなければならない。13.5nmに強いスペクトル線を有する錫(Sn)を使用した場合は、一回の励起につき約1Jの励起エネルギで、直径0.5mmのEUVソースサイズに対して、約5・1014個のSnイオン(直径約30μmのイオン体積に相当)が必要である。ソースサイズは、EUVリソグラフィで要求されるエタンジュー(発光面積と拡がり立体角の積)から導出される。励起前の小さなSn体積の、必要な発光ソースサイズへのサイズ適合化は、エネルギのプリパルスビーム4による膨張によって実現されると有意である。それに不可欠なエネルギは10mJであり、高エネルギパルスの照射の約100ns前に行われる。 Because metal “fuel” (solid target) has the property of causing haze, its amount must be limited to that required to produce radiation. When using tin (Sn) having a strong spectral line at 13.5 nm, about 5 · 10 14 for an EUV source size of 0.5 mm in diameter with an excitation energy of about 1 J per excitation. Sn ions (corresponding to an ion volume of about 30 μm in diameter) are required. The source size is derived from the etendue (product of light emission area and spread solid angle) required in EUV lithography. The size adaptation of the small Sn volume before excitation to the required emission source size is significant when realized by the expansion of the prepulse beam 4 of energy. The energy required for this is 10 mJ, which is performed about 100 ns before the irradiation of the high energy pulse.

振動数周期が約10kHzである場合、上記のパラメータを有するソースの、集光光学系の後方の帯域内EUV(13.5nm±2%)出力は、約100Wに達することになる。このケースではSnの一日当たり消費量が、Sn量が放射線の生成に不可欠な量に制限される場合は、約85gとなる。   When the frequency period is about 10 kHz, the in-band EUV (13.5 nm ± 2%) output of the source having the above parameters behind the focusing optical system reaches about 100 W. In this case, the daily consumption amount of Sn is about 85 g when the Sn amount is limited to the amount indispensable for the generation of radiation.

イオン密度(および電子密度)は、EUVの最適発光だけから、均質な体積に関して求められる。波長1μmのレーザ光を効率的に吸収するためには、この電子密度では低過ぎる。このためキャリアガス15は、ほぼ100%のレーザ吸収率を達成するために、ほかにもさらに電子ドナーとして機能するようになっている。窒素(N)およびアルゴン(Ar)については、化学量論比のキャリアガスである場合は、それが約2/3以上保証される。この化学量論比とは、観察対象である元素の体積に占める(粒子中に結合された)ターゲット材料およびキャリアガスの原子数ないしは分子数の比率を意味するものである。 The ion density (and electron density) is determined for a homogeneous volume from only the optimal emission of EUV. This electron density is too low to efficiently absorb laser light having a wavelength of 1 μm. Therefore, the carrier gas 15 further functions as an electron donor in order to achieve a laser absorption rate of almost 100%. For nitrogen (N 2 ) and argon (Ar), if it is a stoichiometric carrier gas, it is guaranteed about 2/3 or more. The stoichiometric ratio means the ratio of the number of atoms or the number of molecules of the target material and the carrier gas that occupies the volume of the element to be observed (bonded in the particles).

それに追加して軽希ガス(He、Ne)が添加されることにより、錫の放射線の放射スペクトル帯域幅は13.5nmに縮小される。そうではない純錫の場合は、要求される±2%を大きく超えてしまう(J. Opt. Soc. Am. B17 (2000) 1616, Choi他著)。それ以外にも、所望されるEUVスペクトル外の放射線の比率も同様に大幅に低減されるようになる。   In addition, by adding light noble gases (He, Ne), the emission spectral bandwidth of tin radiation is reduced to 13.5 nm. In the case of the pure tin which is not so, it greatly exceeds the required ± 2% (J. Opt. Soc. Am. B17 (2000) 1616, Choi et al.). Besides that, the proportion of radiation outside the desired EUV spectrum will also be significantly reduced.

放射線の生成のために不可欠な量への「燃料」(固形粒子14)の真正な量制限が達成されるのは、ターゲット体積を準備する振動数周期がエネルギパルスの照射周波数(10kHz台)と正確に一致する場合だけに、すなわち毎回の放射線の生成の都度、相互作用位置41に正確に一回分のターゲット体積が供給される場合だけに限られている。図1に示される、高振動数(類型的には100kHz)の粒子を含有した液滴列2を、圧力変調器132により自然滴下の振動数周期を安定化しながら生成するようになっている変形例に対し、次の三つの実施例においては、生成された高密過ぎる液滴列2から(様々な対策により)単一体積が取り除かれることによって、結果として相互作用位置41(プラズマ5)における体積の振動数周期をエネルギのパルス周波数と一致させるようにしている。   The true amount limitation of “fuel” (solid particles 14) to the amount essential for the generation of radiation is achieved because the frequency period to prepare the target volume depends on the energy pulse irradiation frequency (on the order of 10 kHz). It is limited only when there is an exact match, that is, only when exactly one target volume is supplied to the interaction position 41 for each generation of radiation. The deformation | transformation which produces | generates the droplet row | line | column 2 containing the particle | grains of the high frequency (typically 100kHz) shown in FIG. 1, stabilizing the frequency cycle of natural dripping by the pressure modulator 132 By way of example, in the following three embodiments, a single volume is removed (by various measures) from the produced too dense droplet row 2 resulting in a volume at the interaction location 41 (plasma 5). The frequency period is made to coincide with the energy pulse frequency.

図2には、EUVソースのそのような構成例が示されているが、そこでは―一般性を制約することなく―エネルギビーム4がレーザ光42であると仮定されるべきである。
ターゲット供給装置1は、液滴23の高密な列を「間引き」して、レーザ光42との相互作用位置41における液滴23の振動数周期をレーザのパルス列の振動数周期に正確に適合化させるために、噴射ユニット13に、ノズル前室135の出口の下流側で電気式偏向装置136および吸引装置137が接続されることにより、図1に対して補足されている。余剰液滴23は、吸引装置137により吸引されて、再び液化チャンバー12に供給される。それにより図1の実施例とは異なり、余剰液滴23が、プラズマ5の至近で部分的に気化されかねない、または一般にはプラズマ生成チャンバー3内のガス負荷の増大に寄与しかねないことを回避している。
FIG. 2 shows an example of such a configuration of an EUV source, where the energy beam 4 should be assumed to be laser light 42-without limiting generality.
The target supply apparatus 1 “thinches” the dense rows of droplets 23 to accurately adapt the frequency cycle of the droplets 23 at the interaction position 41 with the laser light 42 to the frequency cycle of the laser pulse train. For this purpose, the injection unit 13 is supplemented with respect to FIG. 1 by connecting an electrical deflection device 136 and a suction device 137 downstream of the outlet of the nozzle front chamber 135. The surplus droplet 23 is sucked by the suction device 137 and supplied to the liquefaction chamber 12 again. Thereby, unlike the embodiment of FIG. 1, the surplus droplets 23 may be partially vaporized in the vicinity of the plasma 5 or may generally contribute to an increased gas load in the plasma generation chamber 3. It is avoiding.

第2の変形例(図3に示される)においては、粒子を含有した液滴23が、レーザ光42のパルス周波数に既に正確に一致させて生成されるようになっている。図3には、そのために変形された液滴選択方式が示されており、そこではノズル前室135に、混合チャンバー11に供給されるガス圧ρcarrier gasとほぼ等しい圧力ρantechamberを準備するようになっている圧力補償部138が接続されている。それにより液滴23は、圧力変調器132によりレーザ光52のパルス周波数と正確に同じ周期でトリガされることになり、その結果、噴射装置13からは、それぞれのパルスレーザ光42が全ての液滴23に当たるような数だけの液滴23が噴き出されるようになっている。 In the second modification (shown in FIG. 3), the droplets 23 containing particles are already generated in exact agreement with the pulse frequency of the laser light 42. FIG. 3 shows a modified droplet selection scheme for this purpose, in which the nozzle front chamber 135 is provided with a pressure ρ antechamber approximately equal to the gas pressure ρ carrier gas supplied to the mixing chamber 11. A pressure compensation unit 138 is connected. As a result, the droplet 23 is triggered by the pressure modulator 132 at exactly the same period as the pulse frequency of the laser beam 52, and as a result, each pulse laser beam 42 is transmitted from the ejection device 13 to all liquids. As many droplets 23 as the number corresponding to the droplets 23 are ejected.

これは、噴射ユニット13のターゲットノズル133に後置されるノズル前室135が、混合チャンバー11へのガス供給圧力圧ρcarrier gasに適合化された圧力補償部138に接続されることにより高信頼度で実現され、その結果、圧力変調器132によるノズル室134内の短時間の昇圧なくしては、液状のターゲット材料から液滴23が不意に滴下してプラズマ生成チャンバー3内に入り込むことがないようにしている。例えばノズル室134に取り付けられたピエゾアクチュエータであるとよいこの圧力変調器132は、エネルギのパルス周波数と同じ周期を持つ脈圧を発生する、すなわち、必要に応じて(トリガされるパルスレーザ光42に対応して)個別ターゲット23だけを準備するようになっている。 This is because the nozzle front chamber 135 placed after the target nozzle 133 of the injection unit 13 is connected to the pressure compensation unit 138 adapted to the gas supply pressure pressure ρ carrier gas to the mixing chamber 11, thereby achieving high reliability. As a result, the liquid droplet 23 does not accidentally drop from the liquid target material into the plasma generation chamber 3 without a short time pressure increase in the nozzle chamber 134 by the pressure modulator 132. I am doing so. This pressure modulator 132, which may be a piezo actuator, for example, attached to the nozzle chamber 134, generates a pulse pressure having the same period as the energy pulse frequency, i.e. if necessary (triggered pulsed laser light 42). Only the individual target 23 is prepared.

図4には、図3に示されるものと同じ効果を有している、それぞれのパルスレーザ光42に対して個別ターゲット23が正確に一つずつ割り当てられる液滴選択方式が示されている。しかしこの実施例においては、n個目の液滴23だけをプラズマ生成チャンバー3内に通過させるようにするために、回転式穴あき遮蔽板32の形状をとる機械式手段が備えられている。この回転式穴あき遮蔽板32は同時に、プラズマ生成チャンバー3から一つの前室31を仕切るケース壁面の部材となっており、そこではこの前室31に(上述の各実施例のノズル前室135と同様に)高圧ρoantechamberが設定されるようになっている。したがってこの実施例においては、噴射ユニット13の別体のノズル前室135を廃止することができる。 FIG. 4 shows a droplet selection method that has the same effect as that shown in FIG. 3 and that the individual targets 23 are assigned exactly one by one to each pulsed laser beam 42. However, in this embodiment, in order to allow only the n-th droplet 23 to pass through the plasma generation chamber 3, mechanical means taking the shape of a rotary perforated shielding plate 32 is provided. The rotary perforated shielding plate 32 is simultaneously a member of a case wall surface that separates one front chamber 31 from the plasma generation chamber 3, in which the front chamber 31 (the nozzle front chamber 135 of each of the above-described embodiments). High pressure ρ oantechamber is set. Therefore, in this embodiment, the separate nozzle front chamber 135 of the injection unit 13 can be eliminated.

図4には、この回転式穴あき遮蔽板32に一つおきに捕捉されて、そこで昇華または気化して別体のポンプユニット(図示せず)により前室31から吸い出される液滴23が様式化して示されている。現実の状況下では、これを通過してレーザ光42との相互作用位置に達する液滴23は、大体九つおきとなる。   In FIG. 4, the droplets 23 captured by the rotary perforated shielding plate 32 every other place, sublimated or vaporized there, and sucked out from the front chamber 31 by a separate pump unit (not shown). Shown stylized. Under actual circumstances, there are approximately every nine droplets 23 that pass through this and reach the position of interaction with the laser beam 42.

上記で既に言及したように、事前に既に液化されたキャリアガス15に固形粒子14が添加されるようにしても有意である。図5にはそのような構造が示されている。この実施例においては、それまでの実施例とは異なり、混合チャンバー11と液化チャンバー12が位置を入れ替えて配置されている。それに加えてさらに、キャリアガスの供給は液化チャンバー12内へ行われるようになっており、そこで調製された液化ガス17は混合チャンバー11に導入されて、固形粒子14と混合されるようになっている。その他の構成については、図1に示されるものと同じであるが、図2から4の実施例に準じて実現することも可能である。   As already mentioned above, it is significant that the solid particles 14 are added to the carrier gas 15 already liquefied in advance. FIG. 5 shows such a structure. In this embodiment, unlike the previous embodiments, the mixing chamber 11 and the liquefaction chamber 12 are arranged with their positions interchanged. In addition, the carrier gas is supplied into the liquefaction chamber 12, and the liquefied gas 17 prepared there is introduced into the mixing chamber 11 and mixed with the solid particles 14. Yes. Other configurations are the same as those shown in FIG. 1, but can be realized in accordance with the embodiment shown in FIGS.

図6には、本発明の好ましい変形例が示されている。そこでは、発光効率の良い固形粒子14が、リザーバとして機能する混合チャンバー11内に、既にキャリアガス15と混合された状態で存在することが想定されている。用意されているばら積み状態の粒子(図示せず)から粒子14をばらし、これを配量してガス流中に装入するために、ばら積み状態の粒子から回転ブラシにより粒子14が一つ一つ剥ぎ取られて、そこをなでつけるキャリアガス15の流れに引き渡されるようになっている。このガスの流れのその後の流れの過程においては、キャリアガスが導かれる管路を適切に構成することにより、粒子の分離が回避されるようにしている。   FIG. 6 shows a preferred modification of the present invention. In this case, it is assumed that the solid particles 14 having high luminous efficiency are already mixed with the carrier gas 15 in the mixing chamber 11 functioning as a reservoir. In order to disperse the particles 14 from the prepared particles (not shown), and to charge the particles 14 into the gas stream, the particles 14 are separated one by one from the particles in the state of rotation by a rotating brush. It is stripped off and delivered to the flow of carrier gas 15 which strokes it. In the process of the subsequent flow of the gas flow, the separation of the particles is avoided by appropriately configuring the conduit through which the carrier gas is guided.

その場合は、この混合チャンバー11から噴射ユニット13に向かって延びる管路が、接続点(+)においてさらにもう一つのキャリアガス管路と、この接続点(+)の上流側のそれぞれのガス流を流量調整器18により互いに対してフィードバック制御可能であるように、結合されている。   In that case, the pipe line extending from the mixing chamber 11 toward the injection unit 13 is further connected to another carrier gas pipe at the connection point (+) and the respective gas flows upstream of the connection point (+). Are connected to each other by the flow regulator 18 so as to be feedback-controlled.

制御量を算出するために、接続点(+)に後置される測定装置19が利用され、測定装置19は、例えば散乱光の測定を通じて実混合比を測定して、クリーンなキャリアガス15と粒子を含有した混合物16の供給量を相対的に調整するための制御変数を送出するようになっている。このキャリアガスの追加添加により、キャリアガス15の単位体積当たりの固形粒子14の分量が非常に正確に調整され、このためそこから生成される液化ガスの液滴23当たり有効ターゲット量(粒子14)の高精度な配量が可能となる。   In order to calculate the control amount, a measuring device 19 placed behind the connection point (+) is used. The measuring device 19 measures the actual mixing ratio through measurement of scattered light, for example, and clean carrier gas 15 and A control variable for relatively adjusting the supply amount of the mixture 16 containing particles is sent out. This additional addition of the carrier gas adjusts the amount of solid particles 14 per unit volume of the carrier gas 15 very accurately, so that the effective target amount (particles 14) per droplet 23 of liquefied gas produced therefrom. Highly accurate dispensing is possible.

図6には、接続点(+)に取り廻されるクリーンなキャリアガス15と粒子を含有した混合物16の供給管がいずれも、流量調整器18を有することが示されるにもかかわらず、供給管のいずれか一方、好ましくはキャリアガス供給管に、一つの流量調整器18が備えられるようにしても十分であるかもしれない。ほかにも、図6においては液化チャンバー12の上流側の圧力調整に直接影響を与えるようになっている測定装置19を、ノズル前室135内の圧力ρantechamberの圧力適合化制御のためにも使用することができる。したがってその場合は、図4の実施例にしたがって、必要時に限り(ドロップオンデマンド方式)、すなわちレーザ光42のパルス振動数周期と一致して、液滴23が準備されるようにする、適切な圧力適合化制御が可能となる。 FIG. 6 shows that the supply pipe of clean carrier gas 15 and particle-containing mixture 16 routed to the connection point (+) both have a flow regulator 18. It may be sufficient to provide one flow regulator 18 in any one of these, preferably in the carrier gas supply pipe. In addition, in FIG. 6, the measuring device 19 that directly affects the pressure adjustment on the upstream side of the liquefaction chamber 12 is also used for pressure adaptation control of the pressure ρ antechamber in the nozzle front chamber 135. Can be used. Therefore, in that case, according to the embodiment of FIG. 4, a drop 23 is prepared only when necessary (drop-on-demand method), ie in accordance with the pulse frequency period of the laser light 42. Pressure adaptation control is possible.

キャリアガス中の金属粒子混合物が液化されて噴射装置に供給され、液滴生成器によりエネルギのパルスビームと同期化された液滴列が生成される、エネルギビームに基づくEUV光源の略図である。1 is a schematic diagram of an EUV light source based on an energy beam in which a mixture of metal particles in a carrier gas is liquefied and supplied to an ejector, and a droplet train is generated by a droplet generator synchronized with a pulsed beam of energy. 液滴流を「間引き」して、プラズマ生成領域の液滴の振動数をレーザのパルス列の振動数周期に正確に適合化させるために、噴射ノズルに電気式偏向装置およびポンプ装置が後置されている、レーザ生成プラズマ(LPP)に基づく図1に示されるEUV光源の構成例を示す。In order to “decimate” the droplet flow and precisely match the frequency of the droplets in the plasma generation region to the frequency cycle of the laser pulse train, the jet nozzle is followed by an electrical deflection device and a pump device. 2 shows a configuration example of the EUV light source shown in FIG. 1 based on laser-produced plasma (LPP). 噴射ノズルに後置されたノズル前室が、ノズル室の圧力変調器により液滴をレーザの振動数パルスと正確に同期で発生させるために、プラズマ生成チャンバーよりも高い、キャリアガス供給圧とほぼ等しい圧力を準備する圧力補償部に接続されている、本発明にしたがったEUV光源の好ましい実現方式を示す。The nozzle chamber behind the injection nozzle has a carrier gas supply pressure almost equal to that of the plasma generation chamber, in order to generate droplets accurately and synchronously with the laser frequency pulse by the pressure modulator in the nozzle chamber. Fig. 2 shows a preferred implementation of an EUV light source according to the present invention connected to a pressure compensator providing equal pressure. 相互作用位置における液滴の振動数をレーザの振動数パルスに適合化させるために、液滴列を「間引き」する機械式装置(チョッパ)がターゲットノズルに後置されている、LPP光源の別の形態を示す。In order to adapt the drop frequency at the interaction position to the laser frequency pulse, a mechanical device (chopper) for “thinning” the drop train is placed behind the target nozzle, in addition to the LPP light source. The form of is shown. 混合チャンバーにおいて液化されたクリーンなキャリアガスが固形粒子と既に混合された状態で、所定の液滴列を生成するために噴射装置に供給される、本発明にしたがったEUV光源のさらに別の修正例を示す。Yet another modification of the EUV light source according to the present invention, in which a clean carrier gas liquefied in a mixing chamber is already mixed with solid particles and is supplied to a jetting device to produce a predetermined row of droplets. An example is shown. 混合チャンバーの下流側にさらにもう一つのキャリアガス供給管との管路接続点が備えられ、粒子密度とガス圧をフィードバック制御するために、この接続点に後置される測定装置により、接続地点に取り廻された供給管の流量調整器が制御される、本発明にしたがったEUV光源のさらに別の構成例を示す。A pipe connection point with another carrier gas supply pipe is provided on the downstream side of the mixing chamber. In order to perform feedback control of the particle density and the gas pressure, the connection point is set by a measuring device placed behind the connection point. FIG. 6 shows yet another example of the configuration of an EUV light source according to the invention in which the flow regulator of the supply pipe routed in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 ターゲット供給装置
11 混合チャンバー
12 液化チャンバー
13 噴射ユニット
131 液滴生成器
132 圧力変調器
133 ターゲットノズル
134 ノズル室
135 ノズル前室
136 偏向装置
137 吸引装置
138 圧力補償部
14 (固形)粒子
15 キャリアガス
16 粒子を含有した混合物
17 液化ガス
18 流量調整器
19 測定装置
2 液滴列
21 ターゲット軸
22 ターゲット噴流(ジェット)
23 個別ターゲット(液滴)
3 プラズマ生成チャンバー
31 (プラズマ生成チャンバーの)前室
32 (回転式)穴あき遮蔽板
4 エネルギビーム
41 相互作用位置
42 レーザ光
5 プラズマ
ρ 圧力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Target supply apparatus 11 Mixing chamber 12 Liquefaction chamber 13 Injection unit 131 Droplet generator 132 Pressure modulator 133 Target nozzle 134 Nozzle chamber 135 Nozzle front chamber 136 Deflection device 137 Suction device 138 Pressure compensation part 14 (solid) particle 15 Carrier gas 16 Mixture containing particles 17 Liquefied gas 18 Flow rate regulator 19 Measuring device 2 Droplet row 21 Target shaft 22 Target jet (jet)
23 Individual targets (droplets)
3 Plasma generation chamber 31 (Plasma generation chamber) front chamber 32 (rotary) perforated shielding plate 4 energy beam 41 interaction position 42 laser beam 5 plasma ρ pressure

Claims (21)

エネルギビームにより生成される変換効率が高いプラズマから極紫外線を生成するための構造にして、エネルギのパルスビームがプラズマ生成チャンバー内でターゲットとの相互作用位置に向けられ、またターゲット供給装置が、発光効率の良いターゲット材料の粒子と、少なくとも一つのキャリアガスとの混合物を形成するための混合チャンバー、ならびに、発光効率の良いターゲット材料を、エネルギパルスによって放射線に変換可能な分量だけ相互作用位置へ供給できるようにするために、それぞれ所定のターゲット体積をプラズマ生成チャンバー内に配量して放出するための噴射ユニットを有している構造において、
‐前記ターゲット供給装置(1)が一つのガス液化チャンバー(12)を有し、その際、前記ターゲット材料が、液化キャリアガス(15)中の固形金属粒子(14)の混合物(16)として、前記噴射ユニット(13)に供給されること、および、
‐前記噴射ユニット(13)が、所定の液滴サイズおよび液滴列(2)を生成するための、ノズル室(134)とターゲットノズル(133)とを備えた液滴生成器(131)を有し、その際、時間制御された液滴(23)の列(2)を生成するために、前記噴射ユニット(13)に、エネルギビーム(4)のパルス周波数によりトリガされる、周波数に従属して制御可能な手段(132、135、136、137、138;31、32)が接続されること
を特徴とする、構造。
A structure for generating extreme ultraviolet rays from a plasma with high conversion efficiency generated by an energy beam, an energy pulse beam is directed to an interaction position with a target in the plasma generation chamber, and the target supply device emits light A mixing chamber for forming a mixture of particles of efficient target material and at least one carrier gas, and a target material with high luminous efficiency supplied to the interaction position in an amount that can be converted into radiation by an energy pulse. In order to be able to do so, in a structure having an injection unit for metering and discharging a predetermined target volume into the plasma generation chamber,
The target supply device (1) has one gas liquefaction chamber (12), wherein the target material is a mixture (16) of solid metal particles (14) in a liquefied carrier gas (15), Being supplied to the injection unit (13); and
A droplet generator (131) comprising a nozzle chamber (134) and a target nozzle (133) for generating a predetermined droplet size and droplet row (2); In order to produce a time-controlled row (2) of droplets (23), the ejection unit (13) has a frequency-dependent trigger triggered by the pulse frequency of the energy beam (4). A structure, characterized in that controllable means (132, 135, 136, 137, 138; 31, 32) are connected.
請求項1に記載の構造において、前記液化チャンバー(12)は、前記固形粒子(14)が前記液化チャンバー(12)に送られ前記キャリアガス(15)と混合されるように、前記混合チャンバー(11)の下流側に配置され、液化チャンバー(12)が前記混合物(16)を液化するように構成されることを特徴とする、構造。   The liquefaction chamber (12) according to claim 1, wherein the liquefaction chamber (12) is arranged such that the solid particles (14) are sent to the liquefaction chamber (12) and mixed with the carrier gas (15). 11) A structure, characterized in that it is arranged downstream of 11) and the liquefaction chamber (12) is configured to liquefy said mixture (16). 請求項1に記載の構造において、前記液化チャンバー(12)が前記混合チャンバー(11)の上流側に配置され、そのため前記液化チャンバー(12)がクリーンなキャリアガス(15)を液化するように構成され、前記混合チャンバー(11)が前記固形粒子(14)を液化キャリアガス(17)と混合するように構成されることを特徴とする、構造。   2. The structure according to claim 1, wherein the liquefaction chamber (12) is arranged upstream of the mixing chamber (11) so that the liquefaction chamber (12) liquefies a clean carrier gas (15). And the mixing chamber (11) is configured to mix the solid particles (14) with a liquefied carrier gas (17). 請求項1に記載の構造において、前記発光効率の良い固形粒子(14)が、錫または錫化合物から成ることを特徴とする、構造。   2. The structure according to claim 1, wherein the solid particles (14) with good luminous efficiency are made of tin or a tin compound. 請求項1に記載の構造において、前記固形粒子(14)が、リチウムまたはリチウム化合物から成ることを特徴とする、構造。   2. Structure according to claim 1, characterized in that the solid particles (14) consist of lithium or a lithium compound. 請求項1に記載の構造において、前記発光効率の良い固形粒子(14)のサイズが10μm未満であることを特徴とする、構造。   2. The structure according to claim 1, wherein the size of the solid particles (14) with good luminous efficiency is less than 10 [mu] m. 請求項1に記載の構造において、前記キャリアガス(15)が希ガス、好ましくはアルゴンであることを特徴とする、構造。   2. Structure according to claim 1, characterized in that the carrier gas (15) is a noble gas, preferably argon. 請求項1に記載の構造において、前記キャリアガス(15)が窒素であることを特徴とする、構造。   2. A structure according to claim 1, characterized in that the carrier gas (15) is nitrogen. 請求項1に記載の構造において、EUVの発光スペクトル帯域幅を13.5nm付近に狭く制限するために、主成分として選択されるキャリアガス(15)に、追加して軽希ガスが添加されることを特徴とする、構造。   In the structure according to claim 1, a light noble gas is additionally added to the carrier gas (15) selected as the main component in order to restrict the emission spectrum bandwidth of EUV to around 13.5 nm. A structure characterized by that. 請求項1に記載の構造において、前記噴射ユニット(13)から噴き出される個別液滴の直径が、0.01mmから0.5mmの間であることを特徴とする、構造。   2. Structure according to claim 1, characterized in that the diameter of the individual droplets ejected from the ejection unit (13) is between 0.01 mm and 0.5 mm. 請求項1に記載の構造において、前記各個別ターゲット(23)が前記相互作用位置(41)に到達する振動数周期を前記エネルギビーム(4)のパルス周波数と正確に一致させるために、前記噴射ユニット(13)のターゲットノズル(133)の下流側に、前記個別ターゲット(23)を取り除くための手段が配置されることを特徴とする、構造。   2. The structure according to claim 1, wherein said injection target is used to precisely match the frequency period at which each individual target (23) reaches the interaction position (41) with the pulse frequency of the energy beam (4). Structure, characterized in that means for removing said individual target (23) are arranged downstream of the target nozzle (133) of the unit (13). 請求項11に記載の構造において、前記噴射ユニット(13)の前記ターゲットノズル(133)の下流側に、前記ターゲットノズル(133)から放出される液滴列(2)から不要な個別ターゲット(23)を選択により脇へ偏向するため、電気式偏向手段(136)が配置されることを特徴とする、構造。   12. The structure according to claim 11, wherein an unnecessary individual target (23) from the droplet row (2) discharged from the target nozzle (133) is provided downstream of the target nozzle (133) of the injection unit (13). The structure is characterized in that electrical deflection means (136) are arranged to deflect sideways by selection. 請求項11に記載の構造において、前記噴射ユニット(13)の前記ターゲットノズル(133)の下流側に、前記ターゲットノズル(133)から放出される液滴列(2)から前記個別ターゲット(23)を所定の形式で遮蔽したり通過させたりするため、機械式閉止手段(32)が配置されることを特徴とする、構造。   12. The structure according to claim 11, wherein the individual target (23) from a droplet row (2) discharged from the target nozzle (133) downstream of the target nozzle (133) of the jet unit (13). A structure, characterized in that mechanical closing means (32) are arranged to shield or pass through in a predetermined manner. 請求項1に記載の構造において、前記噴射ユニット(13)の前記液滴生成器(131)が、必要に応じて個別液滴(23)を噴き出すために室圧を一時的に上昇できるようにするため、前記ノズル室(134)に隣接して配置される圧力変調器(132)を有しており、さらに前記ターゲットノズル(133)の下流側にノズル前室(135)が配置され、その際、前記圧力変調器(132)により脈圧が発生されない限り、前記ターゲットノズル(133)からのターゲット材料の所望されない滴下を防止するために、前記プラズマ生成チャンバー(3)よりも高く、且つ前記混合チャンバー(11)におけるガス供給のガス圧に適合された圧力へノズル前室(135)内で調整されることを特徴とする、構造。   2. The structure according to claim 1, wherein the droplet generator (131) of the ejection unit (13) can temporarily increase the chamber pressure to eject individual droplets (23) as required. Therefore, a pressure modulator (132) disposed adjacent to the nozzle chamber (134) is provided, and a nozzle front chamber (135) is disposed downstream of the target nozzle (133). At this time, unless a pulse pressure is generated by the pressure modulator (132), in order to prevent undesired dripping of the target material from the target nozzle (133), it is higher than the plasma generation chamber (3), and the A structure characterized in that it is adjusted in the nozzle front chamber (135) to a pressure adapted to the gas pressure of the gas supply in the mixing chamber (11). 請求項14に記載の構造において、前記ノズル前室(135)内の圧力適合のために、前記混合チャンバー(11)におけるガス供給圧が前記ノズル前室(135)内よりも若干高めに調整されることを特徴とする、構造。   15. The structure according to claim 14, wherein the gas supply pressure in the mixing chamber (11) is adjusted slightly higher than in the nozzle front chamber (135) in order to adapt the pressure in the nozzle front chamber (135). A structure characterized by that. 請求項1に記載の構造において、前記粒子(14)が、一つのリザーバ内に十分量用意されて、前記プラズマ生成チャンバー(3)内への連続噴射のために直列切換可能であるように前記噴射ユニット(13)に接続される、複数の平行に配置された混合チャンバー(11)に送られることを特徴とする、構造。   2. The structure according to claim 1, wherein the particles (14) are prepared in sufficient quantity in one reservoir and are switchable in series for continuous injection into the plasma production chamber (3). Structure, characterized in that it is sent to a plurality of parallelly arranged mixing chambers (11) connected to the injection unit (13). 請求項1に記載の構造において、一つの混合チャンバー(11)内に前記キャリアガス(15)と混合された状態で前記粒子(14)が存在しており、前記混合チャンバー(11)の下流側に、さらにもう一つのキャリアガス供給管との管路接続点が配置されること、その際、前記接続点に取り廻される前記各供給管の少なくとも一方が流量調整器(18)を有しており、混合されたキャリアガス(16)とクリーンなキャリアガス(15)が所望の混合比に調整されるようにするため、前記流量調整器(18)が、前記接続点の下流側に配置され、ガス流中の粒子の分量を算出する測定装置(19)により制御可能であることを特徴とする、構造。   The structure according to claim 1, wherein the particles (14) are present in a mixed state with the carrier gas (15) in one mixing chamber (11), and are downstream of the mixing chamber (11). In addition, a pipe connection point with another carrier gas supply pipe is arranged, and at this time, at least one of the supply pipes routed to the connection point has a flow rate regulator (18). In order to adjust the mixed carrier gas (16) and the clean carrier gas (15) to a desired mixing ratio, the flow regulator (18) is disposed downstream of the connection point. A structure, characterized in that it can be controlled by a measuring device (19) for calculating the amount of particles in the gas stream. 請求項17に記載の構造において、前記混合比を制御するための測定装置(19)が、散乱光を測定する光学ユニットであることを特徴とする、構造。   18. Structure according to claim 17, characterized in that the measuring device (19) for controlling the mixing ratio is an optical unit for measuring scattered light. 請求項1に記載の構造において、前記エネルギのパルスビーム(4)が少なくとも一つのレーザ光(42)であることを特徴とする、構造。   2. A structure according to claim 1, characterized in that the pulse beam (4) of energy is at least one laser beam (42). 請求項1に記載の構造において、前記エネルギのパルスビーム(4)が電子ビームであることを特徴とする、構造。   2. Structure according to claim 1, characterized in that the pulsed beam of energy (4) is an electron beam. 請求項1に記載の構造において、前記エネルギのパルスビーム(4)がイオンビームであることを特徴とする、構造。   2. Structure according to claim 1, characterized in that the pulsed beam (4) of energy is an ion beam.
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